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半導体における全量子力学的光学応答理論と非線形光子制御への応用

Publicly Offered Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 21104507
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

越野 和樹  東京医科歯科大学, 教養部, 准教授 (90332311)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2009: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Keywords量子光学 / 非線形光学 / 輻射緩和 / 位相緩和 / 単一光子 / 一次元系
Research Abstract

本研究課題の大目標である「半導体全量子光学応答理論」の構築の予備理論として,本年度は「フレンケル励起子系の全量子光学応答理論」に着手しました.フレンケル励起子は,励起子の束縛エネルギーが大きい極限でのみ成立する描像であり,「半導体光学応答」の部分集合と位置づけられますが,既存量子光学理論との接続が良いため,その拡張を試すには格好の理論モデルです.フレンケル励起子のコヒーレンス長が光波長に比べて短いという通常の状況では,長波長近似が適用できるため,単一発光体を対象としていた既存量子光学理論(入出力定式化)を本光学系のような多体量子系に対しても問題なく拡張できることを示しました.また,フレンケル励起子のコヒーレンス長が比較的長い低温極限でも,フレンケル励起子を局在励起子の集合体として捉え,接続部分に適切な境界条件を課すことによって拡張することを試み,拡張の糸口を掴みつつあります.
また,既存量子光学では量子物質として主に二準位系を対象としていたところを,ラダー型3準位系・A型3準位系などの多準位系に拡張し,新奇量子現象を模索しました.これらの3準位系を一次元光子場と結合させると,低次元性のために入射光と物質からの輻射とが不可避的に干渉し,光と物質との相互作用が劇的に増強されることが示されます.例として,A型3準位系と光子とが反射型配置で相互作用すると,物質と光子の量子情報を確率1で交換し得ることが示されます.この効果を用いて,物質を光量子ビットの一時的メモリとして活用する新しいタイプの光量子ゲートの理論提案を発展させました.

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Evaluation of multiphoton effects in down-conversion2010

    • Author(s)
      吉見一慶, 越野和樹
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW A

      Volume: 81

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deterministic photon-photon root-SWAP gate using a Lambda system2010

    • Author(s)
      越野和樹, 石坂智, 中村泰信
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW A

      Volume: 82

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photon statistics of atomic fluorescence after pi-pulse excitation2010

    • Author(s)
      吉見一慶, 越野和樹
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW A

      Volume: 82

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Up-conversion dynamics for temporally entangled two-photon pulses2010

    • Author(s)
      中谷正俊, 清水亮介, 越野和樹
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW A

      Volume: 83

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical method for analyzing quantum dynamics of correlated photons2009

    • Author(s)
      越野和樹, 中谷正俊
    • Journal Title

      Physical Review A 79

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Deterministic Raman transition and its application to quantum information processing2011

    • Author(s)
      越野和樹
    • Organizer
      京都大学GCOEシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2011-02-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] A型3準位系を用いた決定論的(SWAP)^<1/2>ゲート2010

    • Author(s)
      越野和樹, 石坂智, 中村泰信
    • Organizer
      量子情報技術研究会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2010-11-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Deterministic photon-photon root-SWAP gate using a Lambda system2010

    • Author(s)
      越野和樹, 石坂智, 中村泰信
    • Organizer
      日本物理学会2010年年会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学
    • Year and Date
      2010-09-23
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 光子数確定パルスの時空間制御理論2010

    • Author(s)
      越野和樹
    • Organizer
      第57回 応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-18
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] パルス形状を保持した二光子符号反転2009

    • Author(s)
      越野和樹
    • Organizer
      日本物理学会 2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-27
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子もつれあい光子対生成における多光子入射の効果2009

    • Author(s)
      吉見一慶, 越野和樹
    • Organizer
      日本物理学会 2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-27
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.tmd.ac.jp/artsci/physics/ikuzak/index.html

    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2018-03-28  

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